离散加工方法及基板区域的加工次序的整合技术

本发明专利技术提供多种用于离散组合加工一基板的多个区域的方法及系 统，例如可供探索、实施、优化及品检制造集成电路时使用的新型材料、 制程及加工次序的整合方案。其上有一阵列以不同方式加工的区域的基 板通过输送多种材料于基板区域或改质基板区域加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基板区域的组合式加工方法，其包含用于制造集成电路、半导体装置、平板直角显示器(flat panel display),光电元件、资料 储存装置、磁电子元件(magnetoelectronic device)、 磁光元件 (magnetooptic device)、 分子级电子元件(molecular electronic device)、 太P曰能电池(solar cell)、 光子元件(photonic device)、 已 封装的元件、及其类似物的薄膜加工法。特别地，本专利技术涉及在包含于 用来制造元件的单一单石基板(monolithic substrate)内和/或上的多个 单独区域内进行的离散组合式加工方法以及组合式加工次序的整合。
技术介绍
集成电路(IC)、半导体装置、平板直角显示器、光电元件 (optoelectronics device)、 资料储存装置、磁电子元件、磁光元件、 已封装的元件、及其类似物的制造需要整合及排序许多单元加工步骤。 例如，IC的制造通常包含一系列的加工步骤，例如清洗、表面预处理 (surface preparation)、沉积、孩￡影，图才羊化、蚀刻、平坦化、才直入、 热退火、以及其他相关的单元加工步骤。单元加工步骤的精密排序及整 合使得能够形成符合预期的性能指标(performance metrics)的功能性元 件，例如速度、耗电量、及可靠性。提高例如系统芯片(SOC)中的元件或系统的性能的趋势已导致加工 次序的整合与元件整合、或在能产生具有预期的性质和性能的 元件的特殊次序中个别及一起进行单元加工步骤的集合的方法的复杂度 大幅增加。元件整合复杂度的增加已促使厂商需要，且随后利用复杂性 增加的加工设备，以精密排序的加工模组，共同完成有效的单元加工步 骤。例如，先进的整合型铜阻障及种子沉积工具会包含脱气模组(degasmodule)、预清洁模组(preclean module)、阻障沉积才莫组、种子沉积才莫 组、冷却模组、及其组合。整合精密模组与精密次序，使得有效地沉积 铜阻障及种子层成为可能。在另一实施例中，先进的铜电镀工具可包含 表面处玉里才莫纟且(surface preparation module)、电镀才莫纟且、S走4争润湿千 燥模组、热退火模组、及其组合。在另一实施例中，整合式铜化学机械 抛光(CMP)工具可包含铜研磨模组、阻障研磨模组、清洗模组、润湿/干 燥模组、及其组合。除了各个工具内的单元加工模组以外，单元加工工具的精密排序必 须适当地予以排序及整合。例如，对于用于IC制造的典型的铜互连制造 流程而言，在铜阻障及种子沉积工具内加工的单石基板或晶圆随后在分 离式电镀工具中加工以大体形成块体铜金属沉积且此后会在分离式CMP 工具中加工以平坦化，其包含移除过剩的多余块体铜及阻障层导体膜。除了日益增长的加工次序的整合需求以外，用于制造元件的工具与 设备已发展成可以加工尺寸一直在增加的基板，例如由4寸增加到6寸， 到8寸(或200毫米)，目前则增加到12寸(或300毫米)晶圆以便配合每一单 元加工步骤每一基板有更多个IC的生产率及成本效益。其他增加生产率 及降低制造成本的方法已使用批次反应槽(batch reactor)从而可平行加 工多个单石基板。共同的目的是要以相同的方式将整个单石基板或批次 基板均匀地加工，使单石基板有相同的物理、化学、电子等的性质。当用于IC制造的预期的加工次序流程已有能力提供符合预期良品率 及性能规格的元件时，均匀加工整个单石基板和/或一系列的单石基板的 能力对制造成本的有效性、可重复性及控制是有利的。不过，当优化、 品检、或研究新型材料、新制程、和/或新加工次序的整合方案时，加工 整个基板可能是不利的，因为整个基板使用相同的材料、制程及加工次 序的整合方案制成一样。公知整个晶圆的均匀加工会造成每一基板的资 料较少、累积各种资料的时间较长、以及得到该资料的成本较高。作为探索、优化及品检制程的一部分，在制造诸如集成电路之类的元件时，最好能够i)测试不同的材料，H)在各个单元加工模组内测试 不同的加工条件，iii)测试不同的排序以及加工模组在整合加工工具内的整合，iv)测试加工工具在执行不同加工次序的整合流程时的不同的 排序、及其组合。特别地，具有如下单一单石基板的测试需求i) 一种 以上的材料，ii) 一个以上的加工条件，iii) 一组以上加工条件的次序， iv) —个以上的加工次序的整合流程、及其组合，这些被一起称作"组合 式加工次序的整合"，而不需消耗数量与材料、加工条件、加工条件的次 序、制程的次序、及其组合相等的单石基板。这对于制造所需的材料、 制程及制程整合次序的探索、实施、优化及品检，可大幅度改进速度并 降低成本。此外，具有能够以 一种方式进行该组合式加工次序的整合的测试需 求，以便在特定的制造流程内可在分离式加工工具和/或制程之中加工单 石基板于之前和/或之后，而不需改变或修改使用在该分离式工具的分离 式加工工具和/或制程。这足以维持分离式加工项所执行的前后制程的重 要排序及互动。此外，具有能够进行该组合式加工次序的整合的测试需 求，而不需制造特定的基板以利于该组合式测试，而相反，可利用制造 预期的集成电路本身直接使用的基板及制造流程。这说明在特别设计隔 离情况下测试特殊材料性质的能力更加有限，因为无法直接获得该材料 及其加工在制造预期集成电路或元件时如何与后续材料和/或加工步骤 及相互作用相关。
技术实现思路
本专利技术针对制造集成电路所使用的新型材料、制程以及加工次序的 整合方案的探索、实施、优化及品检，提供多种用于离散组合加工基板 区域的方法与系统。通过输送多种材料于基板或使基板的区域改质而加 工做成一种有一阵列以不同方式加工的区域于其上的基一反。加工方法包 含物理改质、化学改质、电改质、热改质、》兹改质、光子改质、以及 光分解改质(photolytic modification),更具体而言，包含清洗、表 面改质、表面处理、沉积、注入(dispensing)、反应、功能基化 (functionalization)，蚀刻、平坦化、化学机械抛光、电化学机械抛光 (electro chemical mechanical planarization)、微影、图样化、植入、辐射、电磁辐射、微波辐射、射频(RF)辐射、热处理、红外线(IR)处理、 紫外线(UV)处理、深紫外线(DUV)处理、极紫外线(EUV)处理、电子束处 理、以及X射线处理，且更具体而言，包含电化学沉积、无电镀沉积、 物理气相沉积、4b学气相沉积、原子层沉积、气相磊晶(vapor phase epitaxy)、液相蟲晶(1 iquid phase epi taxy)、化学束蟲晶(chemical beam epitaxy)、 分子束蟲晶(molecular beam epitaxy)、 分子自组装 (molecular self-assembly)、以及蒸镀。力。工后，可i平估基;f反区i或的 有用性质，包含，例如，电气性质、热性、积4戒性质、形态、光学性质、 磁性、化学性质、以及其他的性质。同样地，本专利技术提供多种用于组合 加工及分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尼·P·江，戴维·E·拉佐夫斯凯，托马斯·R·布西耶，托马斯·H·麦克韦德，
申请(专利权)人：分子间公司，
类型：发明
国别省市：